CPⅢ测量技术在郑徐客运专线先张预应力无砟轨道板安装中的应用

２０１６年第５期·北京测绘·［收稿日期］　２０１６－０４－１３［作者简介］　孙志鹏（１９８１—），男，汉族，河北临城人，学士，高级工程师，主要从事工程测量、不动产测绘、航空摄影及摄影测量工作。

ＣＰＩＩＩ测量技术在郑徐客运专线先张预应力无砟轨道板安装中的应用孙志鹏　王亚娟（河北省地矿局石家庄综合地质大队，河北石家庄０５００８５）［摘　要］　客运专线铁路匝道的铺设必须具有较高精度，测量误差必须控制在毫米级范围之内，因此，测量技术就显得尤为重要。

本文以郑徐客运专线工程为例，介绍了ＣＰＩＩＩ控制网点的设置、ＣＰＩＩＩ控制网平面测量、ＣＰＩＩＩ水准控制网测量等测量技术进行分析和研究，通过对测量结果的评价发现，平面控制网的精度和高程控制网精度均满足精度要求，说明了ＣＰＩＩＩ测量技术在无匝道轨道的铺设中的重要性。

［关键词］　测量技术　无咋轨道　测量精度　ＣＰＩＩＩ测量［中图分类号］　Ｐ２５８ ［文献标识码］　Ｂ ［文章编号］　１００７－３０００（２０１６）０５－５　１　引言近年来，无砟轨道技术凭借其稳定性高、刚度均匀性好、结构耐久性强、维修成本低等优点，已成为当今高速铁路发展的主要方向。

目前，世界上最常见的无砟轨道板式结构有日本新干线板式（ＣＲＴＳⅠ型）和德国博格板式（ＣＲＴＳⅡ型）两种。

客运专线铁路在建设方面与传统铁路的主要区别，是一次建成稳固、可靠的线下工程和高平顺性的轨道结构。

轨道的高平顺性也是控制高速铁路成败的关键。

为了保证轨道的高平顺性，线路必须具备非常准确的几何参数，测量误差必须控制在毫米级范围之内，因此较以往铁路施工对测量精度提出了更高的要求［１－２］。

ＣＰＩＩＩ基桩控制网是为铺设无砟轨道和运营维护提供控制基准的，是在基础平面控制网（ＣＰＩ）、线路控制网（ＣＰＩＩ）基础上采用导线测量、后方交会法（或其它方法）施测的［３－５］。

满足在无砟轨道施工时每个测量区间全站仪自由设站时所需要的８个控制点，在下一区间设站时至少要包括４个上一区间精调中用到的控制点，以保证轨道线形的平顺性。

本文以郑徐客运专线工程为例，介绍了ＣＰＩＩＩ控制网点的设置、ＣＰＩＩＩ控制网平面测量、ＣＰＩＩＩ水准控制网测量等测量技术进行分析和研究，通过对测量结果的评价发现，平面控制网的精度和高程控制网精度均满足精度要求。

２　工程概况郑徐客运专线是完全中国自主知识产权的时速大于３５０ｋｍ／ｈ的高速铁路，其线路结构是以全新的技术思想设计，轨道结构为ＣＲＴＳＩＩＩ型，在施工中首次大规模采用了ＣＲＴＳⅢ型先张预应力无砟轨道板铺设技术，是该技术在国内第一次由试验段走向大规模工程施工，是全线的重点控制性工程。

本标段线长点多，站前与站后、线上与线下的关系紧密，主体结构施工过程中需要科学组织，妥善处理各分项工程衔接过渡及后续工程的预留、预埋问题。

３　ＣＰＩＩＩ控制网点的设置３．１　ＣＰＩＩＩ临时辅助立柱及辅助点位置设立（１）路基：在接触网杆基础施工的同时，进行设立ＣＰＩＩＩ临时辅助立柱，立柱上设置标志，立柱采用直径２０ｃｍＰＶＣ圆柱，内浇注钢筋混凝土。

施工接触网杆基础时，应将承台部分在小里程方向统一扩大２５ｃｍ，扩大部分的基础钢筋，应与接触网杆基础钢筋同时进行绑扎，并在靠线路一侧向外２０ｃｍ处，予留４根直径１２ｍｍ予埋钢筋，高度１．３ｍ，作为ＣＰＩＩＩ临时辅助立柱，浇注ＣＰＩＩＩ临时立柱时，同时予埋ＣＰＸＸ标记点锚固螺栓，在埋设、锚固ＣＰＸＸ标记点螺栓时，必须保证标３５·北京测绘·２０１６年第５期记点螺栓保持水平，同时确保ＣＰＸＸ标记点螺栓外露部表面清洁。

高度统一定为以接触网杆基础顶面向上１．２ｍ，浇注前，应事先将ＰＶＣ管提前钻直径２０ｍｍ小孔。

图１　接触网基础上临时立柱示意图 （２）桥梁予埋位置：设置在已浇注好的桥梁防撞墙内侧，顶面向下１０ｃｍ，靠近梁的端部，打孔锚固ＣＰＸＸ标记点螺栓。

（３）隧道予埋位置：设置在已浇注好的电缆沟槽靠线路一侧，顶面向下１０ｃｍ，打孔锚固ＣＰＸＸ标记点螺栓。

（４）在桥梁防撞墙、隧道电缆沟槽上予埋ＣＰＩＩＩ测量点构件时，先在墙体按要求里程、位置处，水平方向，打直径２５ｍｍ、深度６５ｍｍ小孔，后将孔内清除干净，用锚固砂浆将标记点锚固螺栓锚固在墙体上，必须保证标记点螺栓处于水平，同时确保ＣＰＸＸ标记点螺栓外露部分表面清洁。

图２　桥梁地段ＣＰＩＩＩ点图图３　ＣＰＩＩＩ测量点予埋位置４　ＣＰＩＩＩ控制网平面测量４．１　ＣＰＩＩＩ测量点予埋件安装在实施ＣＰＩＩＩ测量前，取下标记点锚固螺栓孔保护销钉，将轨道标记销钉带丝一端，水平拧在事先予埋好的标记点锚固螺栓孔内，并确保轨道标记销钉与标记点锚固螺栓外露面密贴后，再将反射镜支架与标记销钉联结，并使标记销钉杆件必须插入到反射镜支架孔内底部，不留空隙，用反射镜支架两个调平螺栓进行调平、固定，最后安装反射镜，方可完成ＣＰＩＩＩ控制网测量安装工作。

４５２０１６年第５期·北京测绘·图４　标记点锚固螺栓图５　标记销钉４．２　ＣＰＩＩＩ控制网测量方法ＣＰＩＩＩ控制网采用自由设站交会网的方法测量，使用全站仪自带多测回测角程序，自动跟踪（寻找）目标测量。

每个测站的ＣＰＩＩＩ距离测量，应该实时地在全站仪中输入温度、湿度及气压进行气象校正，温度测量精度应为０．５℃，气压测量精度应为５ｈｐａ［４，６］。

自由测站的测量，从每个自由测站，将以２×３个ＣＰＩＩＩ点为测量目标，在ＣＰ　ＩＩＩ起点和工作终点测量时，应每６０ｍ设自由测站进行测量，每次测量应保证每个点测量３次。

测量方法及测量布网形式如图６所示。

图６　测量布网形式图（其中实心圆代表测站，空心圆代表ＣＰ控制点）当ＣＰＩＩＩ控制点距离为６０ｍ左右，且不应大于８０ｍ，为了确定ＣＰ　ＩＩＩ－点允许的最远的目标距离为１２０ｍ左右，最大不超过１５０ｍ。

平面测量可以根据测量需要分段测量，其测量范围内的ＣＰＩ及ＣＰＩＩ点应联测。

联测时，应记录于每个测站的：温度、气压以及ＣＰＩ、ＣＰＩＩ点上的目标点的棱镜高测量（１）与上一级ＣＰＩ、ＣＰＩＩ控制点联测，应当至少通过２个或以上线路上的自由测站，如图７所示。

测量按照经验应最少有２组完整的测回数据（其精确度应在５毫米误差以下）。

（２）如果从测量段上到ＣＰＩＩ控制点只能有一图７　ＣＰＩ、ＣＰＩＩ控制点联测示意图条视线连线，ＣＰＩＩ控制点必须引入附加点，而对于测量至少要有一个辅助点如图８所示。

图８　联测示意图（３）为了使相邻重合区域能够满足ＣＰＩＩＩ网络的测量高均匀性和高精确度，每个重合区域至少要有３到４对ＣＰ　ＩＩＩ点（约为１８０米的重合）一起测量，并且考虑平差。

（４）桥梁、隧道段须与已有的独立的隧道施工控制网相连接。

通过选取适当的ＣＰ　ＩＩ点和ＣＰＩＩＩ特殊网点，来保证形成均匀的过渡段。

４．３　ＣＰＩＩＩ控制网测量时机ＣＰＩＩＩ控制网测量时机，在没有特殊情况下，测量时间应选择在夜间或阴天进行测设，夜间选择在下午６点至第二天早上８点时段为宜。

每次测量开始前在全站仪初始行中输入起始点信息并填写自由测站记录表。

ＣＰＩＩＩ测量必须有２组以上完整的测回，方能进行平差软件处理。

５　ＣＰＩＩＩ水准控制网测量轨道数据的采集工作对轨道静态调整起着非常重要的作用，可以根据采集的轨道精调数据进行分析优化就可以得到轨道静态调整量。

在精调前检查轨道设计线路要素输入正确，确保测量仪器校核无误，设站精度达到要求［３－４］。

ＣＰＩＩＩ控制点高程测量工作应在ＣＰＩＩＩ平面测量完成后进行，并起闭于二等水准基点，且一个测段不应少于三个水准点。

精密水准测量可采用ＤＳ０５、ＤＳ１型光学水准仪或电子水准仪（电子水准仪每千米水准测量高５５·北京测绘·２０１６年第５期差中误差为±０．３ｍｍ），有条件时宜优先采用电子水准仪，并配套数码水准尺或因瓦尺；且使用仪器设备应在鉴定期内。

每一测段应至少与３个二等水准点进行联测，形成检核。

联测时，往测时以轨道一侧的ＣＰＩＩＩ水准点为主线贯通水准测量，另一侧的ＣＰＩＩＩ水准点在进行贯通水准测量摆站时就近观测。

返测时以另一侧的ＣＰＩＩＩ水准点为主线贯通水准测量，对侧的水准点在摆站时就近联测。

往测示意如图９所示，返测水准路线如图１０所示。

图９　往测水准路线示意图图１０　返测水准路线示意图６　成果评价及控制网成果６．１　ＣＰＩＩＩ平面控制网的精度评估本段ＣＰＩＩＩ控制网共观测ＣＰＩＩＩ控制点１６６个，联测ＣＰＩ、ＣＰＩＩ加密控制点６个，联测二等水准点３个，并将ＤＫ２０９２～ＤＫ２０９７段ＣＰＩＩＩ控制网结合部ＤＫ２０９２３１１～２０９２３１８段中８个点作为已知点约束到本段控制网中，其余四点采用本次新成果。

控制网独立观测了两次，第一次测设的ＣＰＩＩＩ控制网点相对点位精度长半轴最大为０．８６ｍｍ。

第二次重复测量相对点位精度长半轴最大为０．９０ｍｍ，均满足规范要求。

两次观测的坐标较差均在５ｍｍ以内，４～５ｍｍ的点有１７个，占总数的１０．２％，３～４ｍｍ的点有２８个，占总数的１６．９％，２～３ｍｍ的点数有５６个，占总数的３３．７％，１～２ｍｍ的点有３８个，占总数的２２．９％，其余点两次观测的坐标较差在１ｍｍ以下共２７个，占总数的１６．３％。

从以上数据分析表明：ＣＰＩＩＩ控制网重复测量的精度满足规范要求，其成果合格。

６．２　ＣＰＩＩＩ高程控制网精度评估水准测量ＣＰＩＩＩ高程控制网采用精密水准测量方式，使用的测量仪器合格，环闭合差及附和线路闭合差满足规范要求，成果合格。

７　结束语测量技术在高铁建设中具有非常重要的意义，郑徐客运专线的设计速度３５０ｋｍ／ｈ［７］，列车运营高平顺性、高舒适性、高稳定性、高安全性等需要一个坚实稳定的轨道基础，所用的测量技术对无咋轨道的安装精度起到关键作用。

ＣＲＴＳⅢ型先张预应力无砟轨道板精确技术测量理念是尽量消除一切误差来源。

测量工作中工序多，而且测量数据的技术和管理是ＣＲＴＳⅢ型先张预应力无砟轨道板施工中的一个关键环节；精调前重新检查预铺精度，精度不满足设计要求时要进行实时调整；进行精度调整完成后，要对已经完成调整的轨道板进行评估检查，轨道板的安装精度直接影响后续轨道的铺设以及后期无咋轨道运营时间。

该测量技术测量方便，测量精度高，推动无砟轨道ＣＰＩＩＩ测量技术的进步并为类似工程提供了参考。

参考文献［１］蔡士毅，李博峰，石德斌，等．无碴轨道高速铁路精密测量数据处理［Ｊ］．大地测量与地球动力学，２００８，２８（１）：１１４－１１７．［２］蔡士毅．无砟轨道精密控制测量及数据处理方法［Ｄ］．同济大学土木工程学院同济大学，２００９．［３］徐小左，刘成龙，杨友涛．无砟轨道精调中ＣＰⅢ网点稳定性检测方法的研究［Ｊ］．铁道工程学报，２００８，２５（９）：２１－２５．［４］潘洁晨，杨明东．测量技术在ＣＲＴＳⅡ无砟轨道板静态调整中的应用［Ｊ］．北京测绘，２０１２（４）：５５－５９．［５］周东卫．高速铁路轨道控制网精密测量数据处理［Ｊ］．测绘科学，２０１３，３８（１）：２２１－２２２．［６］方国星．铁路建设不同阶段布设精密测量控制网的实施技术［Ｊ］．铁道勘察，２００７，３３（４）：１－４．［７］王红亮．郑徐客运专线ＣＲＴＳⅢ型先张无砟轨道板创新技术及生产工艺［Ｊ］．高速铁路技术，２０１５（３）：４１－４５．（下转第５２页）６５·北京测绘·２０１６年第５期从图２、图３中前八期模拟数据来看，两模型的模拟效果都比较接近真实值，但非等时距ＧＭ（１，１）背景值优化模型通过适应因子的不断调整，尽可能减小背景值误差，其模拟效果好于文献［８］的方法；从第九、十期的预测效果来看，非等时距ＧＭ（１，１）背景值优化模型的模型预测残差更小，预测结果更接近于真实值。